大粒徑瀝青碎石材料抗壓回彈模量的測定

樊友川

(武漢經濟技術開發區（WEDZ）城鄉建設局建設工程服務中心，湖北武漢 430056)

大粒徑瀝青碎石材料抗壓回彈模量的測定

樊友川

(武漢經濟技術開發區（WEDZ）城鄉建設局建設工程服務中心，湖北武漢 430056)

基于《公路瀝青路面設計規范》（JTC D50-2006）要求，采用大型馬歇爾試件作為試驗構件，對大粒徑瀝青碎石材料在0℃、10℃、15℃、20℃、30℃5個溫度下對其抗壓回彈模量進行了試驗，試驗表明大粒徑瀝青混合料具有較好的抗壓性能。

大粒徑瀝青碎石材料；大型馬歇爾試件；抗壓回彈模量

大粒徑瀝青碎石材料是一種粘彈性材料，其抗壓回彈模量與溫度及加載歷史有關。我國《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20-2011）中T0713-2000介紹了抗壓回彈模量的測定方法，《公路瀝青路面設計規范》（JTG D50-2006）也提出了相關規定：“對于彎沉指標和容許拉應力指標，試驗溫度為15℃和20℃可作為LSM的回彈模量的試驗溫度“。考慮到路面在使用過程中溫度變化范圍較廣，本次室內試驗分別采用0℃、10℃、15℃、20℃、30℃5個溫度作為LSM（大粒徑瀝青碎石材料）強度試驗的溫度。

1 試件尺寸

普通混合料的回彈模量試驗上下加載板直徑為120mm。根據美國NCHRP和NCAT的研究成果，試件的最小尺寸不得小于集料最大公稱粒徑4倍的要求（NCHRP REPORT，2000）。參照《公路瀝青路面設計規范》（JTC D50-2006）提出的：“公稱最大粒徑等于或大于26.5mm的大粒徑瀝青碎石混合料宜采用大型馬歇爾試件進行試驗，其試件尺寸為152mm×95.3mm”，因此，本次研究決定采用152mm×95.3mm的大型馬歇爾試件。如圖1.1所示。

圖1.1 大型馬歇爾試件

2 試驗準備

首先調整試驗機臺座的高度，使加載頂板與壓頭中心輕輕接觸。然后以2mm/min的速率加載至0.2P進行預壓，保持1min。觀察兩側千分表增值是否接近，若兩個千分表讀數反向或增值大于3倍，則表明試件是偏心受壓，應敲動球座適當調整，至讀數大致接近，然后卸載，并重復預壓一次。卸載至零后，記錄兩個千分表的原始讀數。

3 加載試驗

實驗準備完后，進行抗壓回彈模量的測定。

首先需要進行抗壓強度試驗。在萬能材料試驗機上加載，采用2mm/min的加載速率，均勻加載直至試件破壞，讀取荷載峰值P。

由此，將峰值荷載大致分為10級，分別取0.1P、0.2P，…，0.7P七級作為試驗荷載。繪制Pi—△i曲線，修正原點，取0.5P時的模量作為設計參數。加載方式如圖3.1所示。

圖3.1 試驗加載及變形

4 試驗結果計算

記錄各級荷載大小與回彈變形△Li，將Pi—△i繪制成一條平順的連續曲線，使之與坐標軸相交，得出修正原點。根據此修正原點坐標軸從第5級荷載（0.5P）讀取壓力及相應的△L5。瀝青混合料試件的抗壓回彈模量按照式4.1計算：

式中：Pi——施加于試件的各級荷載值（N）；

E——抗壓回彈模量（MPa）；

h——試件軸心高度；

ΔE5——相應于第5級荷載時經原點修正后的回彈模量。

計算不同溫度（0℃、10℃、15℃、20℃、30℃）下得出的間接抗拉強度如圖4.1所示。

圖4.1 不同溫度下的抗壓回彈模量

具體數據如表4.1所示。

表4.1 不同溫度下的回彈模量

5 試驗總結

由以上計算可知，在20℃試驗溫度下，LSM-30的抗壓回彈模量為1890MPa，對比水泥穩定碎石基層72h的抗壓回彈模量為1656MPa。LSM-30的抗壓回彈模量比半剛性基層材料大12.4%，表明大粒徑瀝青混合料具有較好的抗壓性能，能夠有效減少由于采用半剛性基層出現的抗拉強度不足問題，從而能夠在保證道路使用性能的前提下通車。

[1]公路瀝青路面設計規范（JTG D50-2006）, 中華人民共和國行業標準,人民交通出版社,2006,北京.

[2]《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20-2011）,中華人民共和國行業標準,人民交通出版社, 2011,北京.

[3]黃仰賢. 路面設計理論與方法.人民交通出版社, 2006.

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1007-6344（2016）02-0074-01